龙芯2F地址空间讲解

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龙芯2F地址空间讲解

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胡洪兵

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目录

1地址空间说明 (4)

1.1虚拟地址空间 (4)

1.2物理地址空间 (7)

1.3总线地址空间 (8)

2 地址空间的转换 (9)

2.1 CPU到DDR2以及PCI/LocalIO的地址转换 (10)

2.1.1 CPU到DDR2以及PCI/LocalIO的详细说明 (10)

2.1.1.1 CPU内部地址转换 (10)

2.1.1.2从Crossbar到DDR2以及IO Controller (12)

2.1.1.3 IO Controller内部地址路由 (14)

2.1.2例子说明 (15)

2.2 PCI设备到DDR2的地址转换 (17)

2.2.1设备到DDR2的详细过程 (17)

2.2.1.1设备到Crossbar (17)

2.2.1.2 Crossbar到DDR2 (19)

本文档介绍了龙芯平台的地址空间包括虚拟地址空间，物理地址空间，总线地址空间以及他们之间的转换。

1地址空间说明

1.1虚拟地址空间

虚拟地址空间也叫程序地址空间，包括了用户虚拟地址空间以及内核虚拟地址空间。该地址段在程序编译的时候由编译器和链接脚本进行安排，程序运行时加载器会对这些地址进行重定位。objdump 这类工具可以查看这些信息。

用户虚拟地址：这是在用户空间程序所能看到的常规地址。用户地址或者是32位的，或者是64位的，这取决与硬件的体系结构以及软件配置。每个进程都有自己的虚拟地址空间。在loongosn 平台上如果使用32位内核只有最大2G 的用户地址空间，如果使用64位内核以及N64这样的系统可以支持高达1T 的用户地址空间。

内核虚拟地址：将内核空间的地址映射到物理地址上，内核虚拟地址与物理地址的映射不必是线性的和一对一的。在内核虚拟地址中有一类内核逻辑地址组成的内核的常规地址空间。该地址映射了部分（或者全部）内存，并经常被视为物理地址。在大多数体系架构中，逻辑地址和其关联的物理地址的不同，仅仅是在它们之间存在一个固定的偏移量。逻辑地址使用使用硬件内建的指针大小，因此在安装了大量内存的32位系统中，它无法寻址全部的物理地址。在内核中使用kmalloc 返回的内存就是内核逻辑地址，而使用kmap ，vmalloc 返回的是虚拟地址。

32bit 下，mips 的虚拟地址空间如下图所示

0x0000 000000x80000000

0xA0000000

0xC0000000

0xFFFF FFFF

图三

在mips 平台上，在不同的工作模式下具有不同的可使用的虚拟地址空间，工作模式由status 寄存器来确定， 为用户态， 管理态，核心态

程序地址空间划分为4个大区域。每个区域有一个传统的名字。对於在这些区域的地址，各自有不同的属性：

kuseg: 0×000 0000 - 0×7FFF FFFF (低端2G)：这些地址是用户态可用的地址即所谓的用户虚拟地址空间。在有MMU的机器里，这些地址将一概被MMU作转换。除非MMU的设置被建

立好，这2G地址是不可用的。对於没有MMU的机器，存取这2G地址的后依具体机器

相关。你的CPU具体厂商提供的手册将会告诉你关于这方面的信息。如果想要你的代码

在有或没有MMU的MIPS处理器之间有兼容性，尽量避免这块区域的存取。

kseg0: 0×8000 0000 - 0×9FFF FFFF(512M): 这些地址映射到物理地址简单的通过把最三位清零，然后把它们映射到物理地址低段512M(0×0000 0000 - 0×1FFF FFFF)。因为这种映射是很简

单的，通常称之为“非转换的“地址区域。这段地址的存取都会通过快速缓存(cache)。因此

在cache设置好之前，不能随便使用这段地址。通常一个没有MMU的系统会使用这段地

址作为其绝大多数程序和数据的存放位置。对於有MMU的系统，操作系统核心会存放在

这个区域。

kseg1: 0xA000 0000 - 0xBFFF FFFF(512M): 这些地址通过把最高三位清零的方法来映射到相应的物理地址上，与kseg0映射的物理地址一样。但kseg1是非cache存取的。

kseg1是唯一的在系统重启时能正常工作的地址空间。这也是为什么重新启动时的入口向

量是0xBFC0 0000。这个向量相应的物理地址是0×1FC0 0000。你将使用这段地址空间去

存取你的初始化ROM。大多数人在这段空间使用I/O寄存器。如果你的硬件工程师要把

这段地址空间映射到非低段512M空间，你得劝说他。

kseg2: 0xC000 0000 - 0xFFFF FFFF (1G): 这段地址空间只能在核心态下使用并且要经过MMU 的转换。在MMU设置好之前，不能存取这段区域。除非你在写一个真正的操作系统，

一般来说你不需要使用这段地址空间。模块的加载使用到这个地址范围。

能够看到kseg0与kseg1转换后刚好会重合，在这里将低256M物理地址空间划分给kseg0来映射内存，高256M空间划分给kseg1来映射设备。也就是虚拟地址0x8000 0000-0x8fff ffff用于内存的访问，而0xb000 0000-0xbfff ffff用于设备访问。